Диссертация (1149576), страница 13
Текст из файла (страница 13)
Таким образом, все состояния 2p53d доступныдля обоих процессов (3.5.1) и (3.5.2), как и уровни 2p53p-конфигурации. Чтокасается состояний 2p54p (20.149÷20.368) эВ, все они лежат ниже основногоколебательного состояния иона HeNe+ (v=0) (20.87 эВ). По отношению к Ne2+ (v=0)ситуация более интересная: верхний уровень 3p1 (энергия 20.368эВ) расположенвыше уровня иона v=0 (по наиболее точным данным 20.3 эВ [46]), а 3p2÷3p10 сэнергиями 20.297÷20.149 эВ - ниже.
Поэтому можно предположить, что заселениесостояний 3p2÷3p10 возможно посредством двух процессов (3.5.1) и (3.5.2), асостояния 3p1 только за счет одного (3.5.1).В силу «промежуточного» положения уровней 2p54p по отношению ксостояниям 2p53p, 2p53d, дальнейшее изложение удобно сделать в рамкахследующих двух подразделов.А) Процессы заселения возбужденных состояний атомов неона 2p54p конфигурации.По аналогии с предыдущими параграфами, анализ процессов заселениясостояний 2p54p ( 3 pi в обозначениях Пашена, где номер уровняi = 1÷10) начнем срассмотрения зависимостей от времени интенсивностей спектральных линий.
Какуже упоминалось ранее, спектральный диапазон длин волн на переходах2p54p→2p53s составляет (3400÷3800) Ǻ, который частично перекрывается соспектром излучения молекул He2 * [60, 61, 62]. Кроме этого, рассматриваемыеспектральные линии невелики по интенсивности. Перечисленные обстоятельствасоздаютсложностиприрегистрациисигнала,поэтомуизвсегомассиваспектральных линий 2p54p→2p53s достоверно удалось зарегистрировать наиболееинтенсивные: 3520 Ǻ (3p1→1s2), 3454 Ǻ (3p3→1s4), 3447 Ǻ (3p6→1s5), 3472 Ǻ(3p9→1s5). Их зависимости от времени, вместе с линиями 5852А и 5764А, сразрешением 64мкс приведены на Рис.
3.5.1.95J, число квантов9610610510410310210110010-110-210-3J3520AJ3454AJ5852AJ5764AJ3447AJ3472At=128 мкс02000400060008000t, мксРис. 3.5.1 Зависимости от времени интенсивностей спектральных линий,излучаемых плазмой (разрешение 64 мкс).Из рис. 3.5.1. видно, что скорости спада интенсивностей J5764A и J3520 Ǻидентичны, что свидетельствует о том, что поток заселения в состояние 3p1, так жекак и в 4d 4′ , обусловлен процессом (3.5.1). Скорость спада кривых J3454 Ǻ, J3447 Ǻ,9697J3472 Ǻ занимает промежуточное положение между J5764A и J5852А, что говорит одополнительном канале заселения состояний 3 pn : 3p3, 3p6, 3p9 (3.5.2).Покажем,что,основываясьнаанализеотношенийинтенсивностейспектральных линий (Рис.
3.5.1) в предположении квазистационарного баланса иданных о концетрации электронов, можно идентифицировать процессы заселениявозбужденных состояний атома неона.Если состояния 3 pn , аналогично состояниям 2 pn конфигурации 2p53p, имеют дваканала заселения (3.5.1) и (3.5.2), то интенсивность линии из состояния 3 pn можнозаписать:3 pn3 pn++J ( 3 pn ) ∼ k HeNe+ HeNe ⋅ ne + k Ne+ Ne2 ⋅ ne ,(3.5.3)23 pn3 pnгде k HeNeпарциальные коэффициенты (3.5.1) и (3.5.2), приводящих к+ и k Ne+2заселению состояния 3 pn .В предыдущем параграфе, основываясь на квазистационарном балансе,4d 4′было показано, что стояние неоназаселяется вследствие (3.5.1), аинтенсивность линий J5764A из 4d 4′ :4d ′+J ( 4d 4′ ) ∼ α HeNe+ ⋅ HeNe ⋅ ne ,(3.5.4)4d '4где α HeNe+ - парциальный коэффициент диссоциативной рекомбинации (3.5.1), длясостояния 4d '4 .Из выражений (3.5.3) и (3.5.4) отношение интенсивностей имеет вид:J ( 3 pn )J ( 4d 4′ )∼3 pnk HeNe+4d ′α HeNe++3 pnk Ne+24d ′α HeNe+ Ne2+ ⋅. HeNe + (3.5.5)Отношение концетраций ионов Ne2+ / HeNe+ , аналогично тому как это былосделано в параграфе 3.4.
для He2+ / HeNe+ , может быть найдено в приближенииквазистационарногобаланса.Длянахожденияотношения Ne2+ / HeNe+ +использум уравнение для концентрации гомоядерных ионов неона Ne 2 (см. ГлаваIII, параграф 3.2.):9798d Ne+2 = k 24 ⋅ HeNe ⋅ [ Ne ] +dtk 25 ⋅ Ne +2 ⋅ n e Ne +2 - Ne+ ,τa 2(3.5.5)где k 25 = (1.7±0.1)·10-7см3/с - суммарный по всем выходным каналам коэффициентдиссоциативной рекомбинации [48]. Как будет показано в Приложении 1,диффузионным уходом в уравнении (3.5.5) можно пренебречь.Прихарактерныхτ ( Ne2+ ) = 1/ ( k25 ⋅ ne )временахпослесвеченияt >>τ ( Ne2+ ) ,где≤ 6·10-4c (при ne ≥ 1010см-3)- характерное время жизни ионаNe2+ по отношению к процессу диссоциативной рекомбинации, имеет место+квазистационарный баланс плотности ионов Ne 2 , так что следующее решениеуравнения (3.5.5) Ne+2 HeNe+ =k 24 ⋅ Ne k 25 ⋅ n e(3.5.6)мало отличается от точного.Тами образом, с учетом выражения (3.5.6) отношение интенсивностей (3.5.5)является линейной функцией от обратной концетрации электронов:J ( 3 pn )J ( 4d 4′ )∼3 pnk HeNe+4d ′α HeNe++3 pnk Ne+24d ′α HeNe+⋅k 24 ⋅ Ne .k 25 ⋅ n e(3.5.7)Аналогичное выражение для отношения интенсивностей линий из состояний 2p53рконфигурации к интенсивности линии J5764A использовалось в работе [16].
НаРис.3.5.3. приведены отношения интенсивностей линий J3520 Ǻ (E=20.37 эВ),J3447 Ǻ (E=20.21 эВ), J3472 Ǻ (E=20.19 эВ) к J5764A.98992500,300,292000,28J3520/J5764J5852/J57640,27150100500,260,250,240,230,220,200,100,100,090,090,080,080,070,07J3472/J5764J3447/J57640,2100,060,050,040,060,050,040,030,030,020,020,010,010,000,00,51,0101,5-310 /ne, см2,00,000,00,51,0101,52,0-310 /ne, смРис.
3.5.3. отношения интенсивностей линий J3520 Ǻ/J5764 A, J3454 Ǻ/J5764 A,J3447 Ǻ/J5764 A, J3472 Ǻ/J5764 A от обратной концетрации электронов.Из Рис.3.5.3 видно, что для отношения интенсивностей линий с уровней 3p6,3p9, к интенсивности линии 5764А наблюдается линейная зависимость от обратнойконцетрации электронов, что свидетельствует о наличии двух рекомбинационныхпроцессов (3.5.1) и (3.5.2) заселения рассматриваемых состояний.
В то же времяотношение интенсивностей J3520 Ǻ/J5764A является постоянной величиной, чтоподтвержает ток факт, что поток заселения 3p1, так же как и в 4d 4′ , обусловлентолько процессом (3.5.1).Кроме того, из Рис 3.5.3 следует, что по мере уменьшения энергии уровнявнутри 2p54р конфигурации наклон прямой возрастает, что свидетельствует овозрастающей роли процесса (3.5.2).99100Б) Процессы заселения возбужденных состояний атомов неона 2p53dконфигурации.В данном подразделе обратимся к анализу группы уровней атома неона2p53d –конфигурации: 3s1', 3s1'', 3s1''', 3s1'''', 3d1'', 3d1', 3d2, 3d3, 3d4, 3d4', 3d5, 3d6 (вобозначениях Пашена). Из всего массива спектральных линий на переходах 2p53d2p53p были выбраны наиболее интенсивные: λ=7051 А (3s1'→2p10), λ=7059 А(3s1''→2p10), λ=7943 А (3s1'''→2p8), λ=8136 А (3s1''''→2p7), λ=8300 А (3d1'→2p9),λ=8418 А (3d1''→2p8), , λ=7472 А (3d2→2p10), λ=7488 А (3d3→2p10), λ=8495 А(3d4→2p8), λ=8378 А (3d4'→2p9), λ=7535 А (3d5→2p10), λ=7544 А (3d6→2p10).Качественный анализ процессов заселения состояний 2p53d - конфигурацииначнем с рассмотрения зависимостей от времени интенсивностей спектральныхлиний на переходах 2p53d→2p53р с разрешением 64мкс, аналогично тому, как этобыло проведено в педыдущих разделах.
Уровни 2p53d лежат в узком диапазоне поэнергии (20.02÷20.14) эВ [69], поэтому можно ожидать, что все они заселяются впослесвечении сходным образом в результате (3.5.1) и (3.5.2):HeNe + + e → He + Ne(2 p 5 3d ) , Ne2+ + e → Ne + Ne(2 p5 3d ) .Длякачественногоанализапроцессовзаселенияограничимсярассмотрением интенсивностей линий: λ=7544 А (3d6→2p10) и λ=7051 А (3s1'→2p10),из нижнего и вернего состояний 2p53d–конфигурации соответственно, а такжепромежуточных состояний: λ=7472 А (3d2→2p10) и λ=8378 А (3d4'→2p9).
На Рис.3.5.4. приведены зависимости от времени интенсивностей указанных линий и линий5764A ( 4d 4′ → 2 p9 ), 5852A ( 2 p1 → 1s2 ) в послесвечении с разрешением 64 мкс,момент времени t=0 соотвествует началу разряда, длительность разряда t=128 мкс(на рисунке обозначена пунктироной линией).100101J, число квантов106105104103102101100J7051AJ7544AJ8378AJ7472AJ5852AJ5764At=128 мкс10-102000400060008000t, мксРис. 3.5.4. Зависимости от времени интенсивностей спектральных линий,излучаемых плазмой (разрешение 64 мкс).Как видно из рисунка, скорости спада J7544 А, J7051 А, J7472 А, J8378 Азанимают промежуточное положение по отношению к J5764A, J5852A, чтокачественно подтверждает участие 2-х процессов (3.5.1) и (3.5.2) в заселениисостояний 2p53d – конфигурации.Далее, аналогично тому, как был проведен анализ заселения состояний2p54р на основании квазистационарного баланса и отношений интенсивностей,проведем анализ процессов заселения состояний 2p53d.
Аналогично выражению101102(3.5.7), отношения интенсивностей линий из состояний 3d j конфигурации 2p53d иJ5764A можно записать в виде:J ( 3d j )J ( 4d 4′ )3d3d3d∼k HeNej +4d ′α HeNe++k Ne+j24d ′α HeNe+⋅k 24 ⋅ Ne ,k 25 ⋅ n e(3.5.8)3dгде k HeNej+ и k Ne+j парциальные коэффициенты процессов (3.5.1) и (3.5.2) для2уровней 3d j .Эксперимент показал, что указанные отношения являются линейнымифункциями обратной концетрации электронов, что свидетельствует о наличии двухрекомбинационных процессов (3.5.1) и (3.5.2).
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
